純水設備相關：國內首個管網式反滲透膜零排放項目案例
【南通純水設備 http://www.xqccs.cn】管網反滲透膜的特點:隔離管反滲透膜(STRO)最初由德國Rochem公司生產，主要由美國Nanostone公司生產。膜元件設計為具有獨立膜殼的單一膜元件。它通常與25平方米的間隔管一起使用。膜單元的直徑為8英寸(20.3厘米)，長度為1米。STRO的特點是一個開放的流道和線圈膜模塊和暢通無阻，湍流自由進口系統。該設計克服了常見的反滲透污垢和結垢問題純水設備，由于膜面積大，為25 m2/支，用于代替盤管反滲透膜處理垃圾滲濾液。
STRO模塊的膜片采用工業防污染反滲透膜或納濾膜，柵格通道采用與一般滾動膜不同的平行柵格結構，如圖1所示。盤管膜組件由中心透析管上的膜纏繞而成，疾病通過網格形成一個間隔，這是一種傳統的菱形結構，如圖2所示。廢水/進料液不能順利通過這個網格，特別是含有一定懸浮固體(SS)的廢水。因此，實驗室純水設備傳統的盤管膜組件需要嚴格的預處理，以避免SS進入膜組件造成物理堵塞南通純水設備。STRO模塊網格采用梯形結構。廢水/進料液在網格形成的通道中流動，與管狀膜一樣，阻力比菱形網格小得多。同時，內部橫向加強筋可以增加物料流動時的湍流流動，降低膜的濃度極化，提高STRO構件的抗污染能力。
STRO膜組件的主要技術特點包括:
(1)打開流動通道，通道間距為34 ~ 120mil(約1.2 ~ 4mm)，可降低流動阻力和濃差極化，有利于膜的清洗;
(2)耐壓≥7.0mpa—高壓范圍，能克服滲透壓，獲得高濃度倍數。
1.2管網反滲透膜回收率
STRO的反滲透系統一般設計為大流量、高壓循環。因此，回收率是由進口含鹽量、設計膜通量和操作壓力三個變量共同決定的。STRO分為耐壓級，分為7.5級、9.0級和12級。在膜通量和膜壓力分級的前提下，金水中總溶解固體(TDS)的含量決定了STRO系統的回收率。
以7.5mpa膜為例，正常工作壓力為7.0 MPa，濃縮水側TDS可濃縮至80 ~ 90 g/L。當進水TDS為30 g/L時，7.5mpa STRO系統可將濃縮水降低至90 g/L，濃縮率為3倍，回收率約66%。對于相同的進水，若使用9.0mpa膜，純水設備則濃縮水側TDS含量可濃縮至100 ~120 g/L，濃縮率可提高4倍，即，回收率約為75%。對于相同的進水，12mpa的膜可以達到較高的回收率，但高壓增加了系統中高壓泵、循環泵、閥門等設備的壓力水平，導致設備成本較高。目前，國內還沒有12mpa STRO膜系統的案例。
1.3 網管式反滲透膜的耐CODCr性能
STRO最初是為處理垃圾滲濾液而設計的，因此具備開放式流道等抗污堵的性能。目前在運行或中中試中的STRO系統進出水的CODCr值如表1所示。某滲濾液經預處理后，水中的CODCr為 300 mg/L，TDS為16000 mg/L;連續經過STRO中試裝置運行14 d，產水通量維持在15 ~17 L/(m2·h)，實驗室純水設備通量無明顯衰竭。
2 管網式反滲透膜的應用
2.1 管網式反滲透膜在垃圾滲濾液中的應用
與普通反滲透膜相比，STRO具有很強的抗污能力。邱端陽等采用兩級STRO工藝處理南通市老港垃圾填埋場滲濾液，其原液CODCr為16350 mg/L，電導率為33361 μS/cm，滲濾液經處理后TDS的取出來為92% ~ 95%，氨氮的取出來為99.2% ~ 99.5%，CODCr的去除率達到了99.5%以上，在出水中未檢測出SS，且反滲透膜未出現結垢和膜污染現象，試驗中一級STRO系統的回收率設定為65% ~ 75%。由此可見，STRO可被應用到零排放膜濃縮的末端，以填補普通反滲透膜及海淡膜難以耐受進水高CODCr的缺點。
2.2 管網式反滲透膜在零排放中的應用
2.2.1 項目介紹
陽泉煤業集團平定化工有限責任公司乙二醇項目一期工程，需對全廠 400 t/h的廢水進行回用及零排放處理。265 t/h的清凈廢水和150 t/h的廢水經過預處理后，一次經過廢水反滲透、濃水反滲透、超濃縮反滲透，各級反滲透產水收集回用作為循環水補充水，濃水經三級膜濃縮后，進入蒸發結晶系統進行固體鹽、水分離，從而實現水的零排放。本項目為國內首個使用STRO實現高濃度鹽水提濃的項目。
2.2.2 工藝流程
該零排放項目的濃水工藝路線如圖3所示。
2.2.3 設計參數
該工藝中設置了三種不同類型的反滲透，即一級反滲透、濃水反滲透和超濃縮反滲透。
一級反滲透進水TDS約為3500 mg/L，水量為400 t/h，設兩套壓力等級為1.8 MPa的反滲透系統，每套進水水量為200 t/h，產水水量為150 t/h，按6芯膜殼、一級兩段、23:11排列。產出濃水TDS約為14000 mg/L，南通純水設備進入后續濃水反滲透處理。
濃水反滲透進水水量為100 t/h，設置一套壓力等級為2.5 MPa的反滲透系統，按6芯膜殼、一級兩段、11:6排列。產出濃水TDS約為30000mg/L，經預處理后，進入后續超濃縮反滲透處理。
超濃縮反滲透進水水量為40 t/h，產出濃水TDS約為80 g/L，水量約為16 t/h，進入后續蒸發結晶裝置。
在該項目中，濃水反滲透濃縮后的濃水經過藥劑軟化劑管式微濾膜過濾處理，其水質情況如表2所示。
上述預處理后的濃水，實驗室純水設備用高壓泵送入STRO濃縮裝置進行處理。選用7.5 MPa的STRO膜，分為兩套，每套進水為20 t/h，純水設備每套選用55只膜，按回收率555 ~ 60%計，計算得到平均通量為8 ~ 9 L/(m2·h)；需要的進膜壓力約為6.0 ~6.5 MPa。經STRO裝置濃縮后，濃水的TDS達到70 ~ 80 g/L。濃縮后16 t/h的濃水進入多效蒸發結晶系統。
2.2.4 管網式反滲透膜在零排放中的主要作用
STRO裝置在本項目中的主要作用是進一步濃縮提濃濃鹽水，以減少進入蒸發結晶裝置的濃鹽水量。STRO裝置和蒸發結晶裝置的主要能耗對比如表3所示。
由表3可知，在該項目中，STRO裝置的噸水運行電耗要比四效蒸發結晶裝置少0.72 kW；STRO裝置除了電耗外，沒有其他耗能，而對蒸發結晶裝置而言，電耗只是所有能耗中的一部分，主要能耗是蒸汽耗量和循環冷卻水耗量。因此，STRO裝置的運行費用要比四效蒸發結晶裝置小很多。
（1）STRO的開放式流道和單支膜獨立膜殼設計，使得STRO膜的抗污染性能比傳統反滲透膜理想許多。因此，STRO適合用于零排放膜濃縮的末端，解決零排放末端水因CODCr高而難以用普通膜濃縮的問題。
（2）從費用角度考慮，用STRO濃縮的方法，可以減少進入蒸發結晶裝置的濃鹽水量，從而減少蒸發量，減小蒸發裝置規模。因此，應用STRO可以節約零排放項目的運行費用純水設備，工業純水設備, 蘇州水處理設備，醫用GMP純化水設備 ，醫用水處理設備。
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